שתלי כלי דם שנוצרו על ידי אריגה של חוטים של קרום מי שפיר

כלי דם חסומים הנגרמים על ידי מחלות לב וכלי דם עלולים להוביל לתוצאות חמורות כולל התקף לב או שבץ מוחי. ניתן לטפל במצב על ידי עקיפת החסימה בניתוח באמצעות כלי ממקום אחר בגופו של המטופל. כאשר זה לא אפשרי, בדרך כלל משתמשים בשתל כלי דם סינתטי. לשתלים סינתטיים יש שיעורי כישלון גבוהים, עם זאת, עקב דלקת כרונית הנגרמת על ידי דחיית הגוף של חומר זר. אפשרות נוספת היא שתלי כלי דם מהונדסים רקמות אנושיות (TEVGs), שמראות מבטיחות in vivo תוצאות, אך דורשים תהליכים ארוכים, מורכבים ויקרים כדי ליצור.

כעת, חוקרים ב המעבדה של INSERM להנדסה ביולוגית של רקמות (BioTis U1026) באוניברסיטת בורדו יצרו בהצלחה TEVGs בקוטר קטן באמצעות חוטי קרום מי שפיר אנושיים (HAM) בשילוב עם אסטרטגיית אריגה בהשראת טקסטיל. תיאור התהליך ב ייצור ביולוגי, הם טוענים שלשתלים הללו יש תכונות יוצאות דופן המצדיקות את המעבר in vivo ניסויים בחיות מעבדה.

HAM, השכבה הפנימית ביותר של ממברנות המקיפות את העובר במהלך ההתפתחות, מספקת "פיגום" ביולוגי בר-קיימא להנדסת רקמות. הוא מפגין תכונות אנטי דלקתיות, השפעות אנטי מיקרוביאליות, אימונוגניות נמוכה (היכולת לעורר תגובה חיסונית), תאימות דם, יכולת החזקת תפרים וחוזק מכני גבוה. זה גם נזרק באופן שגרתי על ידי בתי חולים, וכתוצאה מכך, הוא זמין באופן נרחב ובמחיר סביר.

ייצור חוטים

חוקר ראשי ניקולס ל'הור ועמיתיו יצרו חוטי HAM מקרומים עובריים שנאספו מחולי הסכמה לאחר לידה קיסרית. הם הכינו את הממברנות לשימוש על ידי שטיפה חוזרת של הרקמות במים מזוקקים, חיתוך הממברנות ליריעות מלבניות בגודל 10X18 ס"מ, והפרידו ידנית בין האמניון והכוריון (הקרומים הפנימיים והחיצוניים). לאחר מכן, מכשיר חיתוך ממונע חתך את יריעות HAM לסרטים ברוחב 5 או 10 מ"מ.

כדי ליצור חוטים חזקים מבחינה מכנית, החוקרים חיברו את הסרטים הללו למכשיר מסתובב שסובב אותם ב-5, 7.5 או 10 סיבובים/ס"מ. קוטר החוט ירד לאחר פיתול, והגיע לרמה של 7.5 סיבובים/ס"מ, בעוד שמתח המתיחה הסופי גדל באופן משמעותי לאחר פיתול ב-7.5 ו-10 סיבובים/ס"מ.

חוטי ה-HAM (סרטים וחוטים) יובשו בטמפרטורת החדר, סוללו ואוחסנו ב-80 מעלות צלזיוס, תהליך המכונה דה-ויטליזציה מכיוון שהוא הורג את התאים. בעת הצורך, החוקרים היבשו מחדש את החוטים במים מזוקקים.

מכיוון שמטרתם הייתה לספק שתל מהמדף, החוקרים בחנו את ההשפעות של דה-תא ועיקור עם הקרנת גמא על סרטי HAM. היסטולוגיה הראתה ש-decellularization הסירה ביעילות רכיבים תאיים שנשארו לאחר ה-devitalization, לא השפיעה על חוזק HAM והגדילה את יכולת המתיחה שלו.

כאשר סרטי HAM יבשים עברו עיקור גמא, הם נעשו דקים יותר, נוקשים יותר ופחות ניתנים למתיחה. שמירה על לחות סרטי HAM במהלך העיקור מנעה רבות מהשפעות אלו. החוקרים הבחינו שעיקור רטוב לא השפיע על יכולתו של HAM לתמוך בהצמדה ובצמיחה של תאי אנדותל.

אריגה של הכלים

בשלב האחרון, החוקרים הרכיבו את חוטי HAM ל-TEVGs. הם השתמשו בנול עגול בהתאמה אישית כדי לשזור TVEGs סביב ציר נירוסטה. כדי ליצור צינור ארוג, הוכנס חוט היקפי ("הערב") בין קבוצה מזיזה וקבועה של סרטים אורכיים מתוחים ("העיוות"). שני קבוצות העיוות הועברו לחצות את הערב, החוט ההיקפי הופעל שוב ביניהם, והתהליך חזר על עצמו 50 פעמים.

הצוות השתמש ב-51 סרטים אורכיים (ברוחב של 5 מ"מ) וחוט אחד היקפי סרט כפול כדי לארוג TVEGs בקוטר פנימי ממוצע של 4.4 ± 0.2 מ"מ. ה-TEVGs הארוגים היו חזקים מבחינה מכנית, עם חוזק שימור תפרים מעולה ולחץ פרץ ממוצע לאלו של עורקי החלב הפנימיים האנושיים, הכלי המועדף לניתוח מעקף לב.

עם זאת, מכיוון שהחדירות הטרנס-מוראלית הייתה גבוהה מדי, הצוות ייצר סט שני של TVEGs באמצעות סרטים אורכיים ברוחב 10 מ"מ ובאותו עיצוב חוט היקפי. זה יצר TEVGs עם קוטר פנימי גדול יותר של 5.2 ± 0.4 מ"מ. הקירות הציגו צפיפות חוט מוגברת והפחתת באופן דרסטי את החדירות הטרנס-מוראלית. לחץ ההתפרצות עלה וחוזק החזקת התפרים נשאר זהה.

"שילוב של HAM זול עם שיטת הרכבה אריגה מקטין את העלויות לייצור TEVGs על ידי הימנעות משימוש בתאים וביוריאקטורים, הנחוצים בשיטות אחרות", כותבים המחברים. "שום שיטת הרכבה בשימוש כיום לא מאפשרת ייצור זול של TVEGs מבוססי HAM עם תכונות מכניות מוכחות התואמות להשתלת עורקים."

החוקרים מציינים כי אסטרטגיות הרכבה בהשראת טקסטיל באמצעות אריגה, סריגה וקליעת צמות כבר נמצאות בשימוש נרחב לייצור מכשור רפואי. לפיכך לא אמור להיות קשה לתכנן מכונות לטיפול בחוט HAM ולאפשר ייצור המוני של TVEGs לאחר ביצוע מחקרים קליניים מוצלחים. הם מוסיפים כי ניתן לשנות בקלות קוטר חוט, חוזק מכני ותכונות מכניות אחרות כדי לעמוד בדרישות מפרט שונות.

בשלב הבא, החוקרים מתכננים להעריך את ההשפעה של דה-תאי ועיקור גמא לאחר ההרכבה של המאפיינים השונים של ה-TVEG הארוג, במיוחד בהתייחס לחדירות ומתיחה.